电动轴流泵的制作方法

专利名称：电动轴流泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有定子和转子的电动轴流泵。
背景技术：
电动轴流泵的用途很广泛，使用在用于吸引在电子零件安装装置中使 用的电子零件的真空泵中、或使用在用于使冷却水在汽车或手提电脑中使 用的冷却回路中循环的循环泵等中。
在将电动轴流泵作为真空泵使用时，有时电动轴流泵与直接吸引电子 零件的吸引部被分开设置，需要连接电动轴流泵与吸引部的配管等附加部 分。将电动轴流泵与吸引部分开设置，是考虑到是因为电动轴流泵的体积 大。因此，提出一种通过在由马达的控制下可以转动的吸引部上安装电动 轴流泵，省去配管等附加部分的泵内置马达(例如，参照专利文献1)。 为了在吸引部上安装电动轴流泵，期待电动轴流泵的进一步小型化。
另外，即使作为循环泵使用时，由于需要对应于电动轴流泵的体积来 设计冷却回路、甚至是汽车和手提电脑，从提高汽车和手提电脑的设计自 由度这一观点来看，也期待电动轴流泵的进一步小型化。并且，提出一种
通过将电动轴流泵的马达的定子设为凸极(clawpole)式定子，縮短马达 的旋转轴方向的长度的流体泵(例如，参照专利文献2和专利文献3)。
专利文献1:日本特开2005—220812号公报(段落0020至段落0023、 图2)
专利文献2:日本特表2003 — 505648号公报(段落0020、图2) 专利文献3:日本特表2003 — 515059号公报(段落0032、图3)

发明内容
因此，本发明的课题在于，提供可以进一步小型化的电动轴流泵。
为了解决所述课题，本发明的电动轴流泵的特征在于，具备转子，
其具有配置于被定子包围的内侧、圆筒状的、两端开口的中空旋转轴；和
流动发生部，其被固定设置于中空旋转轴的内侧，若对定子具有的励磁线
圈进行励磁则与所述转子成为一体旋转，使在所述中空旋转轴的内侧产生 流体的流动。
根据本发明，能够提供可以进一步小型化的电动轴流泵。


图1 (a)是本发明的1个实施方式的电动轴流泵的侧视图，(b)是 (a)的A—A方向的截面图。在此，在(b)图中为了容易理解，流动发 生部2适用主视图2是电动轴流泵的转子的在垂直平面上的截面图3是电动轴流泵的定子的分解立体图4是包含切断了的截面的定子的立体图5是定子的定子磁心的第1爪磁心或第2爪磁心的仰视图6是定子的定子磁心的第1爪磁心或第2爪磁心的俯视图7是图6的B—B方向的截面图8是表示用各种材料制成的定子磁心的磁化特性的坐标图； 图9是表示爪磁极的极数与输出转矩的关系的坐标图； 图10是表示T/P与输出转矩的关系的坐标图，其中T/P为在定子磁 心的周方向上爪磁极所占的最大宽度角度与最小宽度角度的平均宽度角 度T，相对于爪磁极的间距在周方向上所占的间距角度P的比值； 图11是两端连接了配管的电动轴流泵的立体图； 图12是在吸引侧的开口连接吸引部，构成真空钳的电动轴流泵的立 体图13是本发明的1个实施方式的电动轴流泵的转子的在垂直平面上 的截面图14是本发明的1个实施方式的电动轴流泵的旋转轴方向的截面图， 在此，在图中为了容易理解，流动发生部2适用主视图15是本发明的1个实施方式的电动轴流泵的旋转轴方向的截面图，
在此，在图中为了容易理解，流动发生部2适用主视图16是本发明的1个实施方式的电动轴流泵的旋转轴方向的截面图， 在此，在图中为了容易理解，流动发生部2适用主视图17 (a)是本发明的1个实施方式的电动轴流泵的侧视图，(b)是 (a)的C一C方向的截面图。在此，在(b)图中为了容易理解，流动发
生部2适用主视图18 (a)是本发明的1个实施方式的电动轴流泵的侧视图，(b)是 (a)的D—D方向的截面图。在此，在(b)图中为了容易理解，流动发 生部2适用主视图19 (a)是本发明的1个实施方式的电动轴流泵的侧视图，(b)是 (a)的E—E方向的截面图。在此，在(b)图中为了容易理解，流动发 生部2适用主视图20 (a)是本发明的1个实施方式的电动轴流泵的侧视图，(b)是 (a)的F—F方向的截面图。 图中，
1 —电动轴流泵；2 —流动发生部；3 —转子；4一中空旋转轴；5 —磁 铁；6、 6A、 6M、 6U、 6V、 6W—定子；7W、 7V、 7U、 7A、 7M—定子 磁心；8 —定子框；9A、 9B —轴承；IOW、 IOV、 IOU、 IOA、 10M—励磁 线圈；IIA、 11B—爪磁心；12A、 12B —爪磁极；13 —环状轭铁部；14 — 外周侧轭铁;15 —流体；16 —翼片；17 —柱体；18—固定件；19一压粉磁 心(转子后轭)；21A、 21B—中空旋转轴的开口； 22A、 22B—电动轴流 泵的开口； 23 —旋转轴；25 —分相部；27—槽；28 —吸引部。
具体实施例方式
以下，参照

关于本发明的电动轴流泵的一个实施方式。 如图1 (a) (b)所示，电动轴流泵1具有定子6，所述定子6具备 励磁线圈10U、 IOV、 IOW。另外，电动轴流泵1具有转子3，所述转子3 具备由该定子6包围的圆筒状的、两端有开口21A、 21B的中空旋转轴4 和固定在该中空旋转轴4周围的磁铁5。并且，电动轴流泵l具有流动发 生部2，所述流动发生部2固定于中空旋转轴4内侧，若对励磁线圈IOU、 IOV、 10W进行励磁则与转子3成为一体旋转，使在中空旋转轴4的内侧 产生流体15的流动。流动发生部2通过旋转使流体15流动，流体15，例 如，从位于中空旋转轴4一端的开口21B流入，从开口21B到位于中空旋 转轴4的另一端的开口 21A，向转子3的旋转轴23的方向流动，从开口 21A流出。该流体15的流动，符合轴流泵的必要条件。
根据电动轴流泵1，由于流动发生部2设置于构成转子3的中空旋转 轴4的内侧，所以在包围转子3的定子6的外侧，没有必要设置配管等附 加部分，另外，相对于转子3和定子6，在转子3的旋转轴23的方向的前 后，也没有必要设置配管等附加部分。由此，可以实现电动轴流泵的小型 化。并且，虽然认为将流动发生部2收纳于中空旋转轴4的内侧，所谓的 转子3的旋转轴的外径变粗，有违于小型化，但是为了加大用于使转子3 旋转的转矩，有必要在外径粗的转子3的外周固定磁铁5，加大磁铁5的 旋转半径，由于一直以来磁铁5的内侧就确保有足够的区域，所以不会违 反小型化。相反，在电动轴流泵l中，由于在确保磁铁5的大的旋转半径 的同时，也能确保流动发生部2的大的容积，所以，可以增大用于使转子 3旋转的转矩，也可以增大流体15的流量。
所述定子6，由在转子3的旋转轴23的方向上排列的多个定子6U、 6V、6W构成。通过对多个定子6U、 6V、 6W的各自的励磁线圈IOU、 IOV、 IOW施加异相的交流电，使转子3旋转。特别是如图1 (b)所示，通过 将三个定子6U、 6V、 6W在旋转轴23的方向上排列配置，可以使各个定 子6U、 6V、 6W的励磁线圈10U、 IOV、 IOW—个一个地与三相交流电源 的不同的各相分别连接。通过该配置与连接，使三个定子6U、 6V、 6W在 周方向上以分别相差120°的电角度配置，可以由三相交流电源驱动电动 轴流泵1 。
各个定子6U、 6V、 6W优选是凸极式定子。各个定子6U、 6V、 6W， 由定子磁心7U、 7V、 7W和巻绕安装在定子磁心7U、 7V、 7W上的环状 的励磁线圈IOU、 IOV、 10W构成。在定子磁心7U、 7V、 7W与转子3 之间设有空隙，定子磁心7U、 7V、 7W由定子框8支撑。
各个定子磁心7U、 7V、 7W，由第1爪磁心11A和第2爪磁心11B 构成。第1爪磁心11A，由以下部分构成与磁铁5相对向的爪磁极12A;
从该爪磁极12A的一端向外径侧呈直角延伸的环状轭铁部13;和从该环
状轭铁部13向与爪磁极12A相同方向延伸的外周侧轭铁14构成。同样， 第2爪磁心11B，由以下部分构成与磁铁5相对向的爪磁极12B;从该 爪磁极12B向外径侧呈直角延伸的环状轭铁部13;和从该环状轭铁部13 向与爪磁极12B相同方向延伸的外周侧轭铁14构成。
像这样，在凸极式定子即定子6U、 6V、 6W中，因为从环状轭铁部 13到爪磁极12A、 12B形成为折曲形状，所以可以排除像非凸极式定子的 开槽(slot)型的励磁线圈的线圈端部分之类的在旋转轴23方向上的多余 空间，可以縮短定子6U、 6V、 6W在旋转轴23方向上的长度。
定子6的外周配置有定子框8。定子框8是沿着定子6的圆筒形状， 固定定子6。在转子3和定子6的旋转轴23方向的前后，在定子框8的内 侧设有一对圆环状的轴承9A、 9B。轴承9A、 9B支撑转子3而使其旋转 自如，轴承9A、 9B的内径大于中空旋转轴4的内径。由此，轴承9A、 9B不会覆盖中空旋转轴4的开口21A、 21B。而且，定子框8两端的开口 22A和22B，与中空旋转轴4两端的开口 21A、 21B，可以配置于同一直 线上。可以使流体15例如从开口22B流入向开口21B的流入方向、和从 开口 21A流出向开口 22A的流出方向朝向相同方向。因为方向相同，所 以通过插入用于汽车或手提电脑的冷却回路等现有的配管的路径，可以在 路径中连接泵，所以可以提高冷却回路的设计的自由度。
所述流动发生部2具备翼片16、柱体17和固定件18。可以认为翼片 16和柱体17构成了螺旋桨。翼片16，以螺旋状被固定配置在柱体17的 周围。柱体17通过固定件18固定于中空旋转轴4，使旋转轴23与柱体 17的圆柱的中心轴一致。翼片16和柱体17与转子3形成一体旋转，使流 体15在旋转轴23的方向上移动。柱体17设置在旋转轴23上，周围配置 有翼片16，在旋转轴23的方向上逐渐变粗。变粗的方向，与流体15的流 动方向一致。随着流体15的流动，在流动目标的位置的柱体17变粗，中 空旋转轴4与柱体17之间的液体15流动的空间逐渐变小，因此流体15 在流动的过程中被压縮。流体15的压縮，也由伴随转子3的旋转作用于 旋转的流体15的离心力引起。另外，以螺旋状巻绕在柱体17上的翼片16 的间距，朝向液体15的流动方向逐渐变窄，由此也会引起流体15的压縮。
如上，通过压縮流体15，最终可以将被压縮了的流体15从开口 21A，向 存在有未被压縮的流体15的开口22A释放。如此，随着转子3的旋转， 发现使流体15相对于旋转轴2 3的方向产生压力差的泵功能。这样的泵功 能，在流体15是像空气这样的压縮性流体时表现显著。
如图2所示，在转子3的中空旋转轴4的外围面，沿周方向配置有多 个磁铁5。磁铁5，以极性的朝向与相邻的磁铁5不同的方式排列。磁铁5 优选永久磁铁，尤其优选稀土类磁铁。如果是永久磁铁就不需要供电，没 有给转子3配线的必要，如果是稀土类磁铁可以得到高磁通密度。
因为在所述定子6中，定子6U、 6V、 6W具有相同的构造，所以下 面以定子6W为例，进行详细说明。
如图3及图4所示，定子6W形成为以圆环状的第1爪磁心IIA和第 2爪磁心11B夹着圆环状的励磁线圈10W的结构。在第1爪磁心11A的 内围面，在周方向上以等间隔形成有12极的多个爪磁极12A。同样，在 第2爪磁心11B的内围面，也在周方向上以等间隔形成有12极的多个爪 磁极12B。所谓第1爪磁心11A和第2爪磁心IIB，只是夹持时配置的位 置不同，具有相同的构造。
如图4所示，在定子磁心7W中，第1爪磁心11A和第2爪磁心11B 的外周侧轭铁14的圆环端面互相重叠而配置，在多个爪磁极12A间，各 自分别有1个爪磁极12B与之啮合。通过该啮合，沿转子3的周面，形成 有被配置在以旋转轴23为中心的同一圆周上的24极的爪磁极12A和12B 的磁极面12F。
因为第1爪磁心UA和第2爪磁心IIB具有相同的构造，所以以第1 爪磁心11A为例进行详细说明。图5、图6、图7分别表示第1爪磁心11A 的仰视图、俯视图和截面图。关于第2爪磁心11B，可以将关于第l爪磁 心11A的说明的爪磁极12A,替换为爪磁极12B来阅读。
第1爪磁心11A，也包含爪磁极12A，优选以对磁性粉末进行压缩成 形的方式形成。进而，作为磁性粉末，优选是施加了绝缘被膜的磁性粉末 (铁粉)。可以使用最大宽度平均在20 150um的磁性粉末。另外，作
为绝缘被膜，可以是用无机系的氧化物涂敷了磁性粉末的氧化膜，膜厚优 选数十nm以下。通过使用施加了绝缘被膜的磁性粉末，爪磁极12A等第 1爪磁心IIA不容易发生涡电流损失，可以提高电动轴流泵1的输出密度。 另外，因为利用成形模具的成型冲头来压縮成形磁性粉末，所以相比于层
叠硅钢板来构成，能够得到更加复杂的磁极构造。另外，第1爪磁心11A 和第2爪磁心11B的形状相同，通过用同一成形模具对磁性粉末进行压缩 成形，可以容易形成同一形状的第l爪磁心11A和第2爪磁心IIB。
在对磁性粉末进行压縮成形来形成第1爪磁心11A时，由成形模具将 磁性粉末压缩成形，其压縮方向为爪磁极12A延伸的旋转轴23的方向。 此时，用于对第1爪磁心IIA进行压缩成形的成形冲头，需要有与作为成 形品的第1爪磁心11A的旋转轴23的方向的长度成比例的冲头截面积， 以使在成形冲头不会产生压曲。
换言之，有必要根据第1爪磁心11A的在旋转轴23方向上的长度达 到最大的爪磁极12A的长度L1 (参照图7)，来确定冲头截面积。并且， 因为需要冲头截面积，所以在爪磁极12A、 12B的轴方向延伸端12T (参 照图6)，有必要形成与旋转轴23的方向垂直的平坦面。此平坦面面积即 冲头截面积，如果爪磁极12A的在旋转轴23方向上的长度Ll变大，该截 面积需要与长度Ll成比例扩大。
在压缩磁性粉末而成形的成形品中，为了得到高磁特性，需要有 10ton/cn^左右的成形压力，在爪磁极12A的轴方向延伸端12T需要与之 对应的冲头截面积。并且，从试制的结果中明确为了确保冲头截面积， 需要使爪磁极12A的轴方向延伸端12T的半径方向的厚度H2 (参照图7) 至少在2mm以上，来确保冲头截面积。
并且，在将由10ton/cn^的成形压力压缩成形了的第1爪磁心UA从 成形模具中拔出时，需要有与旋转轴23的方向呈拔出锥角e倾斜的锥面 12K，有必要在爪磁极12A上设置从爪磁极12A的根端到轴方向延伸端 12T逐渐变细的拔出锥角e 。为了进行磁性粉末的压縮成形，将第l爪磁 心IIA从成形模具中拔出，需要设置8度以上的拔出锥角e ，这从试制的
结果可以明确。拔出锥角e尽可能越大，拔出作业越容易。但是，如果加
大拔出锥角e ，由于爪磁极12A的磁极面12F的面积縮小，磁特性降低， 所以确认到拔出锥角e设为对磁特性影响小的IO度以下较合适。从以 上可知，拔出锥角e最好设为8度以上io度以下。
另外，第1爪磁心11A的在旋转轴23方向上的最大长度Ll相对于最 小长度L2的比值Ll/L2，由于沖头截面积、与第1爪磁极12A和第2爪
磁极12B的个数之和即马达的极数、与拔出锥角e之间的关系，也有上限，
在马达的极数在50极以下时，优选将比值L1/L2设为5倍以下。并且， 第1爪磁心11A的在旋转轴23方向上的最大长度Ll ，在爪磁极12A处测 定，最小长度L2，在环状轭铁部13处测定。
通过利用如前所述的磁性粉末的压缩成形来形成第1爪磁心11A,可 以将磁性粉末从爪磁极12A的根端到轴方向延伸端12T以高的成形压力来 压縮成形，因此，可以将包含爪磁极12A的第1爪磁心11A的密度提高 到7.5g/cm3以上。
如图8所示，使用由各种材料制成的第1爪磁心11A和第2爪磁心 11B来构成定子6W，图8表示各个定子6W的磁化特性的比较。从该基 于各种材料的磁化特性的比较中，也可以定量证实上述事项。并且，图8 中的压粉磁心1，对采用了第1爪磁心11A和第2爪磁心11B的定子6W 进行测定，对磁性粉末迸行压縮成形使得密度成为7.3g/cm3。 SPCC是对 采用了由冷间压延钢板SPCC成形了的第1爪磁心11A和第2爪磁心1 IB 的定子6W进行测定。压粉磁心2对采用了第1爪磁心11A和第2爪磁心 11B的定子6W进行测定，对磁性粉末进行压缩成形使得密度成为 7.5g/cm3。 35A300、 50A1300、 SS400，对采用了分别成形了硅钢板35A300、 50A1300、 SS400的第1爪磁心11A和第2爪磁心11B的定子6W进行测 定。
可以认为压粉磁心1与SPCC、 35A300、 50A1300、 SS400相比，整
体的磁通密度B (T)小，磁化特性恶化。另一方面，可以认为压粉磁心2 整体上能够获得与SPCC、 SS400同等的磁通密度B (T)，具有同等的磁 化特性。
因此，在将采用了为了使压粉磁心1的密度为7.3g/cm3而对磁性粉末 进行压縮成形的第1爪磁心11A和第2爪磁心1 IB的定子6W应用于电动 轴流泵1时，由于磁通密度B低，磁特性下降，所以可以预想在磁场使用 残留磁通密度高的磁铁5 (参照图2)时，由于磁通密度B的饱和使输出 转矩降低等，使泵特性降低。因此，第1爪磁心11A和第2爪磁心11B， 使用为了使压粉磁心2的密度为7.5g/cr^而对磁性粉末进行压縮成形的第 1爪磁心11A和第2爪磁心IIB。
另一方面，由于SPCC、 35A300、 50A1300、 SS400通过对冷间压延 钢板和硅钢板的薄板进行折曲成形，所以在爪磁极12A、环状轭铁部13 和外周侧轭铁14会发生涡电流损失，如果输入电力一定，则为确保磁特 性可能会有不能高速旋转的情况。根据为使压粉磁心2的密度为7.5g/cm3 而对磁性粉末进行压缩成形的第1爪磁心11A和第2爪磁心11B，由于磁 性粉末彼此之间被绝缘被膜绝缘，所以不容易发生涡电流损失，也没有因 折曲成形而引起的磁致伸缩的影响。
并且，作为电动轴流泵l，优选在转子3设置使用残留磁通密度高的 磁铁5来确保高的起磁力、并可以有效利用该起磁力的第1爪磁心IIA和 第2爪磁心11B，因此，首先使用永久磁铁的稀土类磁铁作为磁铁5，将 磁通密度B设为1.2T以上、1.4T以下，确保高的起磁力。其次，为了设 置可以有效利用该高的磁通密度(起磁力)的第1爪磁心11A和第2爪磁 心IIB，通过以下研究，找出了第1爪磁心IIA和第2爪磁心11B的尺寸 关系。
图9是设定图7的拔出锥角6为8度、厚度H2为2mm、长度Ll与 长度L2的比为5，在将这些作为固定条件的情况下，对使第1爪磁心11A 和第2爪磁心IIB的内径D(参照图5)变化时的爪磁极的极数M与电动 轴流泵1的输出转矩(N* m)之间的关系进行计算的结果。明确了将内 径D确定为一个值，则输出转矩在特定的极数M下达到最大。明确了使 输出转矩达到最大的极数M依存于内径D，在由图9的虚线Peak表示的 内径D与极数M的关系式(M=a* D)中，在系数a(mnT)为0.4前后 时，输出转矩达到最大。并且，明确了在关系式(M=a* D)中，在系数 a (mm—1)处于0.35以上、0.5以下的范围(0.35^a (mm_1) ^0.5)时， 输出转矩达到最大。
下面，根据以上结果设定内径D与极数M，使输出转矩达到最大， 特别利用了将极数M设定为24极和32极的电动轴流泵，对爪磁极12A 在第1爪磁心11A的周方向上的周方向平均宽度角度T (参照图6)进行 了研究。
图10表示对爪磁极12A的周方向平均宽度角度T与输出转矩之间的 关系的计算结果。在拔出锥角e为8度的爪磁极12A中，作为在第1爪磁 心11A的周方向上占据的最大宽度角度Tmax和最小宽度角度Tmin的平 均值，可以求出周方向平均宽度角度T。另外，间距角度P，可以作为相 当于电角度1个周期的爪磁极12A的间距在周方向上所占据的角度而求 出。从周方向平均宽度角度T相对于间距角度P的比T/P与输出转矩的关 系，可以看出不管是24极还是32极，比值T/P都在大致相同的范围、即 0.4以上0.45以下的范围，此时输出转矩达到最大。认为其原因是，在爪 磁极12A的周方向平均宽度角度T小时，转子3侧的磁通不能充分地与励 磁线圈10W相交；反之过大时，爪磁极12A与邻接的爪磁极12B之间的 间隔变窄，从爪磁极12A向邻接的爪磁极12B泄漏的漏磁通变多，输出 转矩降低。虽然在可以自由设计爪磁极12A的情况下，也可以考虑在其他 条件下的输出转矩的最大化，但是在对爪磁极12A加上所述的限制时，爪 磁极12A的周方向平均宽度角度T相对于相当于电角度1周期的间距角度 P的比T/P，处于0.4以上0.45以下的范围时，能够得到最稳定的输出转 矩。而且，在24极以及32极以外的极数M的情况下也能得到相同的结 果。
通过如以上说明那样构成第1爪磁心11A和第2爪磁心IIB，可以提 高电动轴流泵l的泵效率。
如图11所示，电动轴流泵1通过将开口 22A和开口 22B，分别连接 于在汽车或手提电脑中使用的冷却回路等的配管24，能够使冷却水在配管 24内循环。由于定子框8为圆筒形，所以只要使定子框8的外径与配管 24的内径相等，就可以容易连接电动轴流泵1与配管24。由此，由于定 子框8的外径小于配管4的外径，所以可以将电动轴流泵1收纳在配管4 的延长线上的领域。在电动轴流泵1中，由于冷却水向开口 22B流入的流 入方向、与从开口22A流出的流出方向朝向相同方向，所以可以容易地插 入在汽车或手提电脑中使用的冷却回路等现有的配管路径。
如图12所示，电动轴流泵1可以将吸引部28直接连接于吸引侧的开 口 22B。通过电动轴流泵1作为真空泵发挥作用，吸引部28内被减压， 吸引部28吸引电子零件29。如此，通过直接连接电动轴流泵1与吸引部
28，可以构成便携式真空钳。 (变形例1)
图13是有关实施方式的变形例1的电动轴流泵1的转子3的径方向 的截面图。变形例1的转子3，与图2的转子3比较，在中空旋转轴4与 磁铁5之间还设有压粉磁心19这一点上不同。压粉磁心19作为转子后轭 (back yoke)发挥作用。磁铁5与压粉磁心19对粉末材料进行成形而形 成。因为由粉末材料形成，可以通过粉末间的高的电阻，降低产生于中空 旋转轴4与磁铁5的涡电流损失。而且，可以加快转子3的旋转速度。
磁铁5主要由结合材料和磁铁粉末制成。压粉磁心19主要由结合材 料和软磁性粉末制成。
另外，磁铁5的磁极的至少1面与压粉磁心19机械性结合。该机械 性结合，在将粉末材料压縮成形的过程中产生。以下，说明压缩成形的过 程。首先，通过按每个部分对磁铁5进行压縮成形而暂时成形。在该暂时 成型时，通过磁化磁场被磁化，赋予了各向异性。其次，将中空旋转轴4 作为模具的一部分，与压粉磁心19相对于暂时成形的磁铁5，同时在旋转 轴23的方向上施加压缩方向压力，进行正式成形。通过该正式成型，中 空旋转轴4、压粉磁心19和磁铁5成为一体，磁铁5和压粉磁心19机械 性结合。通过用粉末材料形成转子3，除了可以得到与图1同样的效果， 还可以使转子3的机械结构成形为自由度更高的形状。 (变形例2)
图14是实施方式的变形例2的电动轴流泵1的旋转轴23的方向的截 面图。图14的变形例2的电动轴流泵1，与图1的电动轴流泵l的不同点 在于，定子6从图1的由三个定子6U、 6V、 6W构成，变为由两个定子 6A、 6M构成。在图14中，与图1相同的构成要素使用同样的符号，避 免重复说明。定子6A和定子6M，与定子6W等构造相同。定子6A由定 子磁心7A和励磁线圈10A构成，定子6M由定子磁心7M和励磁线圈10M 构成。定子磁心7A和定子磁心7M与定子磁心7W等构造相同。励磁线 圈IOA和励磁线圈IOM，与励磁线圈IOW构造相同。定子磁心7A和定 子磁心7M，分别具有第1爪磁心IIA和第2爪磁心IIB。
变形例2的电动轴流泵1还具有分相部25，该分相部25产生第2单
相交流，该第2单相交流与单相交流电源26的第1单相交流的相位错开 了规定的角度约90度。分相部25可以由电容器构成，也可以含有线圈。 将第1单相交流和第2单相交流一个一个地分别连接于励磁线圈10A和 IOM。通过该连接，定子6A和6M相对于周方向以电角度错开规定相位 配置，例如，如果分相部25由电容器构成，则将定子6A和定子6M错开 大致卯度配置，对励磁线圈10A和10M通电具有90度电角度的相差角 的单相电源。通过如此构成，可以提供能够由单相交流电源26驱动的电 动轴流泵1。
(变形例3)
图15是实施方式的变形例3的电动轴流泵1的旋转轴23的方向的截 面图。图15的变形例3的电动轴流泵1，与图1的电动轴流泵1的不同点 在于，定子6，由三个定子6U、 6V、 6W构成的组，由1组增加为2组 Sl、 S2。在图15中，与图1相同的构成要素使用同样的符号，避免重复 说明。通过向两个定子6U的各自的励磁线圈IOU施加三相交流电源的U 相电压、向两个定子6V的各自的励磁线圈IOV施加三相交流电源的V相 电压、向两个定子6W的各自的励磁线圈IOW施加三相交流电源的W相 电压，相对于图1的电动轴流泵l，可以以2倍转矩驱动，能够提供更高 输出的电动轴流泵l。 (变形例4)
图16是实施方式的变形例4的电动轴流泵1的旋转轴23方向的截面 图。图16的变形例4的电动轴流泵1，与图14的变形例2的电动轴流泵 1的不同点在于，定子6，由两个定子6A、 6M构成的组，从l组增加为 2组S1、 S2，并可以由两相交流进行驱动。在图16中，与图14相同的构 成要素使用同样的符号，避免重复说明。通过向两个定子6A各自的励磁 线圈IOA，流通在分相部25的作用下使单相交流电源26的第1单相交流 的相位错开了规定角度的第2单相交流电，向两个定子6M的励磁线圈 IOM，流通第l单相交流电，从而，相对于图14的电动轴流泵1，可以以 2倍转矩进行驱动，能够提供更高输出的电动轴流泵l。 (变形例5)
图17 (a) (b)是实施方式的变形例5的电动轴流泵1的侧视图和旋
转轴23方向的截面图。图17的变形例5的电动轴流泵1，与图l的电动 轴流泵l的不同点在于，在流动发生部2没有固定件18，翼片16被直接 固定在转子3的中空旋转轴4上。与图1相同的构成要素使用同样的符号， 避免重复说明。随着不再需要固定件18，可以加宽中空旋转轴的开口 21A、 21B，可以减轻对流体15的流路阻力。另外，不是由柱体17支撑翼片16 的一端，而是由柱体17和中空旋转轴4支撑翼片16的两端，所以可以增 大翼片16对流体15的承受荷重。相反，可以将翼片16减薄到可以得到 必要的承受荷重的厚度，可实现更快速的旋转。 (变形例6)
图18 (a) (b)是实施方式的变形例6的电动轴流泵1的侧视图和旋 转轴23的方向的截面图。图18的变形例6的电动轴流泵1，与图l的电 动轴流泵1的不同点在于，在流动发生部2没有了柱体17和固定件18， 翼片16的径方向的两端被分别直接固定在转子3的中空旋转轴4上。另 外，翼片16配置于旋转轴23上，以旋转轴23作为固定轴被拧曲。与图1 相同的构成要素使用同样的符号，避免重复说明。由于没有了柱体17和 固定件18，所以可以加宽中空旋转轴4内的流体15的流路，可以降低流 路阻力。另外，由于通过中空旋转轴4分别支撑翼片16的径方向的两端， 所以可以增大翼片16对流体15的承受荷重。 (变形例7)
图19 (a) (b)是实施方式的变形例7的电动轴流泵1的侧视图和旋 转轴方向的截面图。图19的变形例7的电动轴流泵1，与图1的电动轴流 泵1的不同点在于，在流动发生部2设有所谓的螺旋桨。图1所示的流动 发生部2也可以认为一块翼片16是一种螺旋桨。在实施例7中，在中空 旋转轴4内设置有多个具有多枚翼片16的螺旋桨。另外，螺旋桨不仅限 于中空旋转轴4内的开口21A、 21B附近，也可以固定在中央部等任意位 置上。为了固定于任意的位置，螺旋桨的翼片16直接固定在中空旋转轴4 上。螺旋桨的详细结构，例如翼片16的枚数、倾斜度、形状等，可以根 据流体15的性状而改变。例如，如果流体为液体，则可以适用螺旋状的 结构。通过转子3的旋转，以及与该转子3形成一体的螺旋桨的旋转，形 成以旋转轴为中心轴的流体15的漩涡，流体15沿着漩涡的流动而移动。
(变形例8)
图20 (a) (b)是实施方式的变形例8的电动轴流泵1的侧视图和旋 转轴方向的截面图。图20的变形例8的电动轴流泵1，与图1的电动轴流 泵l的不同点在于，作为流动发生部2，沿着相对于旋转轴方向拧曲了的 方向，形成有在中空旋转轴4的内侧形成的槽27。通过转子3的旋转，以 及与该转子3的中空旋转轴4形成一体的槽27的旋转，形成以旋转轴为 中心轴的流体15的漩涡，流体15沿着漩涡的流动而移动。
权利要求
1.一种电动轴流泵，其特征在于，具有定子，其具有励磁线圈；转子，其具有由所述定子包围的、两端开口的圆筒状的中空旋转轴，和在所述中空旋转轴的周围固定的多个磁铁；以及流动发生部，其固定于所述中空旋转轴的内侧，如果所述励磁线圈被励磁则与所述转子成为一体旋转，使在所述中空旋转轴的内侧产生流体的流动。
2. 如权利要求l所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述定子为凸极式定子。
3. 如权利要求2所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述定子具有圆环状的定子磁心，所述定子磁心在内周面配置有对施加了绝缘被膜的磁性粉末进行压縮成形的多个爪磁极，并包围所述励磁线 圈，所述励磁线圈是在所述定子磁心内部安装的环状线圈。
4. 如权利要求l所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述流动发生部具有翼片，所述翼片与所述转子形成一体旋转，并使所述流体向所述转子的旋转轴方向移动。
5. 如权利要求4所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述翼片被直接固定于所述转子。
6. 如权利要求4所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述流动发生部具有柱体，所述柱体设置在所述旋转轴上，在周围配置有所述翼片，在所述旋转轴方向上逐渐变粗。
7. 如权利要求l所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述流动发生部具有螺旋桨，所述螺旋桨与所述转子形成一体旋转，使所述流体向所述转子的旋转轴方向移动。
8. 如权利要求l所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述流动发生部，沿着相对于所述转子的旋转轴方向被拧曲的方向， 具有形成于所述中空旋转轴的内侧的槽。
9. 如权利要求l所述的电动轴流泵，其特征在于， 具有圆筒状的定子框，其配置于所述定子的外围，固定所述定子；和 一对圆环状的轴承，它们设置于所述定子的前后的所述定子框的内侧，支撑所述转子而使其旋转自如，它们的内径大于所述中空旋转轴的内径。
10. 如权利要求9所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述定子框的两端的幵口、与所述中空旋转轴的两端的开口，被配置在一直线上，所述流体的流入方向与流出方向朝向相同方向。
11. 如权利要求l所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述定子在所述转子的旋转轴方向上设有多个，向多个所述定子的各自的所述励磁线圈施加多相交流的异相电压。
12. 如权利要求l所述的电动轴流泵，其特征在于， 使所述定子分别以120度的电角度错开，在所述转子的旋转轴方向上排列配置三个所述定子，使得各个所述定子的励磁线圈能够一个一个地分 别连接三相交流电源的不同的各相。
13. 如权利要求12所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述三个的所述定子的组，在所述旋转轴方向上设置有两组以上。
14. 如权利要求l所述的电动轴流泵，其特征在于， 具有分相部，所述分相部生成与单相交流电源的第1单相交流的相位错开90度的第2单相交流，使所述定子错开卯度的电角度，在旋转轴方向上排列配置两个所述 定子，使得各个所述定子的励磁线圈能够一个一个地分别连接所述第1单 相交流和所述第2单相交流。
15. 如权利要求14所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述两个所述定子的组，在所述旋转轴方向上设置有两组以上。
16. 如权利要求l所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述转子具有在所述中空旋转轴与所述磁铁之间设置的压粉磁心。
17. 如权利要求3所述的电动轴流泵，其特征在于，所述爪磁极的半径方向的厚度为2mm以上，所述爪磁极，在所述转子的旋转轴方向的延伸端具有与所述旋转轴方 向垂直的平坦面，并具有在所述爪磁极从根部到所述延伸端逐渐变细的、 相对于旋转轴方向倾斜了 8度以上10度以下的范围的角度的拔出锥角，所述爪磁极的在所述旋转轴方向上的长度，相对于所述定子磁心的所 述旋转轴方向的最小厚度之比在5以内。
18. 如权利要求17所述的电动轴流泵，其特征在于， 在所述爪磁极的极数M与所述定子的内径D的关系为M-a，D时，系数a为0.35以上、0.5以下。
19. 如权利要求17或权利要求18所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述爪磁极在所述定子磁心的周方向占据的最大宽度角度和最小宽度角度的平均的平均宽度角度T，与所述爪磁极的间距在所述周方向上占 据的间距角度P的比T/P，为0.4以上、0.45以下。
20. 如权利要求3所述的电动轴流泵，其特征在于， 所述定子磁心的密度为7.5g/cm3以上。
全文摘要
本发明提供一种可以小型化的电动轴流泵。电动轴流泵1具备定子(6)，其具备励磁线圈(10U、10V、10W)；转子(3)，其具有由定子(6)包围的、两端有开口(21A、21B)的圆筒状的中空旋转轴(4)和在中空旋转轴(4)的周围固定的多个磁铁(5)；以及流动发生部(2)，其固定于中空旋转轴(4)的内侧，如果励磁线圈(10U、10V、10W)被励磁则与转子(3)成为一体旋转，使在中空旋转轴(4)的内侧产生流体(15)的流动。
文档编号H02K1/06GK101109384SQ20071013683
公开日2008年1月23日 申请日期2007年7月17日 优先权日2006年7月21日
发明者伊藤元哉, 大岩昭二, 惠比根一秀, 正木良三, 石原千生, 菊地聪 申请人:株式会社日立产机系统;日本伺服株式会社;日立粉末冶金株式会社